Stress distribution on metal-free posterior inlay-retained fixed partial dentures: finite element analysis

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão. A PPF de compósito fibrorreforçado apresentou tensões bem abaixo do limite de resistência à flexão de sua infraestrutura, mas, como no modelo de ZPEI, tensões compressivas se concentraram com alto valor entre o terço oclusal e médio dos conectores, local de união entre a resina composta e a infraestrutura de fibras. Os resultados mostraram que a cerâmica de dissilicato de lítio e a presença da cerâmica de fluorapatita na parede cervical das caixas proximais deveriam ser contraindicadas para a condição proposta. Parece viável uma área de conectores na infraestrutura de ZPEI com no mínimo 2,5 x 3 mm. A PPF de compósito fibrorreforçado apresenta resistência estrutural para a situação estudada, mas, como também aquelas compostas de ZPEI, aparenta ter como pontos fracos a adesão entre a infraestrutura e o material de cobertura e a própria resistência deste último.Inlay-retained fixed partial dentures (IRFPD) are an alternative to osseointegrated implants to replace a single missing posterior tooth. The aim of this study was to evaluate the stress distribution within these prostheses with three material combinations: yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic veneered with fluorapatite ceramic (α), lithium-disilicate ceramic (β) or fiber-reinforced composite (γ). In composition α, an analysis was conducted on the presence or absence of the veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and three variations in the total area of the connectors cross-section (4 mm in width x 3.2, 4.2 or 5.2 mm in height). In 8 two-dimensional finite element models, a vertical load of 500 N was applied on the central fossa of the pontic. Maximum (tension) and minimum (compression) principal stresses were then shown in MPa. First, the 6 models with Y-TZP fixed partial dentures (FPD) and their variations were evaluated. The highest values of tensile stresses were found at the cervical third of the connectors. When present in these regions, the veneering ceramic received stresses beyond its flexural strength limit. In the comparison among models without veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes, even the model with connectors of 3.2 x 4 mm, whose framework presented 2.5 x 3 mm, could be recommended for clinical use. High values of compressive stresses were recorded between the middle and occlusal thirds of the connectors, corresponding to the juncture of the ceramics. Owing to flexure, these stresses might lead to adhesive failures. Then, the Y-TZP model without fluorapatite ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and total connector area of 4.2 x 4 mm was compared to the other two materials with connectors of the same area. For the lithium-disilicate FPD, the observed values would probably exceed its flexural strength limit. The fiber-reinforced composite FPD presented stresses far below the flexural strength limit of its framework, but, as observed in the Y-TZP model, high values of compressive stresses were concentrated between the middle and occlusal thirds of the connectors, where the juncture of the composite and the fiber framework is located. The results showed that the use of lithium-disilicate ceramics and the presence of fluorapatite ceramics on the cervical wall of the proximal boxes should be contraindicated for the condition proposed. A minimum of 2.5 x 3 mm for the connector area of the Y-TZP framework seems viable. The fiber-reinforced composite FPD presented structural resistance for the situation studied but, as was also the case of the Y-TZP fixed partial dentures, its weak points seem to be the adhesion between the framework and the veneering material, as well as the resistance of the veneering material itself